2 Эскизный проект

Уточненные допускаемые напряжения на сопротивление усталости при изгибе определяют раздельно для ипо формуле [3, с.14]:

, (2.1)

где (п.1.3.5.2) – базовый предел выносливости на изгиб;

[2, с.11] – коэффициент запаса прочности;

- коэффициент долговечности; так как , то;

[3, с.14] – опорный коэффициент:

• быстроходная ступень ;

• тихоходная ступень ;

- коэффициент шероховатости переходной поверхности [3, с.14]: при зубофрезеровании и шлифовании ;

- коэффициент, учитывающий размеры зубчатых колес.

По формуле (2.1) будем иметь:

• Б.ст. ;

• Т.ст. .

3. Допускаемые напряжения при действии максимальной нагрузки [3, с.15]:

• : закалка ТВЧ; ;

• : улучшение; .

Предельные напряжения зубьев при изгибе [3, с.15]:

,

где при

Допускаемые изгибные напряжения при действии максимальной нагрузки [3, с.15]:

,

где - коэффициент запаса прочности:- при 99% - ной вероятности не разрушения зубьев;

- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки:

• : заготовка – прокат, ;

• : заготовка – поковка, .

Тогда ;

.

3. Коэффициенты расчетной нагрузки

1. Коэффициенты [3, с.6]:

,

где - окружное усилие, Н;

- удельная окружная динамическая сила, Н/мм, для цилиндрической передачи [3, с.9]:

,

где - коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепленияи[3, с.7].

Результаты расчета коэффициентов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Коэффициенты

2. Коэффициенты и[3, с.7] не изменились (см. таблицу 1.9)

Б.ст. 2.05 1.45 1.60 1.26

Т.ст. 1.38 1.16 1.60 1.25

Коэффициенты при расчете на изгиб: для цилиндрической передачи [2,c.17]:

• Б.ст. -

• Т.ст. -

3. Коэффициенты расчетной нагрузки:

• Б.ст.:

• Т.ст.:

4. Контактные напряжения и

1. Коэффициенты в формуле[3, с.5]

(2.2)

1. Коэффициент механических свойств материалов и(сталь)

.

2. Коэффициент формы сопряженных поверхностей зубьев

где - делительный угол профиля в торцовом сечении быстроходной ступени (для тихоходной ступени -); при- угол зацепления;- основной угол наклона зубьев быстроходной ступени ( для тихоходной ступени -);

3. Коэффициент суммарной длины контактных линий

где - коэффициент торцового перекрытия при;

;

Произведение коэффициентов :

.

2. Контактные напряжения цилиндрической передачи по формуле (2.2):

• Б.ст. - ;

• Т.ст. -

2. Максимальные напряжения при кратковременной перегрузке [3, с.8]:

,

где - по характеристике двигателя (таблица 1.2).

• Б.ст. - ;

• Т.ст. - .

4. Напряжения изгиба и

1. Быстроходная ступень[3, с.7]:

,

где - коэффициент формы зуба [3, с.8];

- эквивалентное число зубьев при ();

;

- коэффициент наклона зубьев [3, с.8]

- коэффициент осевого перекрытия;

;

- коэффициент перекрытия зубьев.

Критерий расчета на изгиб:

;

.

Расчет следует вести по зубу шестерни .

Определяем изгибные напряжения:

- условие изгибной выносливости зубьев выполняется.

2. Тихоходная ступень [3, с.7]:

,

где - коэффициент формы зуба [3, с.8];

- эквивалентное число зубьев при();

;

- коэффициент наклона зубьев [3, с.8]

- коэффициент осевого перекрытия;

;

- коэффициент перекрытия зубьев.

Критерий расчета на изгиб:

;

Расчет следует вести по зубу шестерни .

Определяем изгибные напряжения:

- условие изгибной выносливости зубьев выполняется.

3. Максимальные изгибные напряжения при кратковременной перегрузке [3,с.8]:

,

• Б.ст. - ;

• Т.ст. - .

Условие прочности выполняется.

4. Проверка выполнения конструктивных ограничений передач

1. По условиям прочности и жесткости валов [3, с.18,19]:

• Б.ст. -

• Т.ст. -

Условия выполняются.

2. По условию размещения подшипников и стяжных болтов в пределах [3, с.19]

Диаметр болтов крепления крышки и корпуса ;. Принимаем. Диаметр отверстия в крышке под болт [3, с.19]:. Предварительно принимая на валах подшипники шариковые радиальные однорядные легкой узкой серии по ГОСТ 3478-79, будем иметь:

Вал Типоразмер ПК

быстроходный 20 204 52

промежуточный 35 205 72

тихоходный 50 211 100

Условие компоновки [3, с.19]: ;

- условие компоновки в пределах выполняется.

3. По условию обеспечения зазора [3, с.19]:

;

.

Условие компоновки быстроходной ступени в пределах тихоходной ступени выполняется.

3. Конструкция зубчатых колес

1. Зубья шестерен обеих ступеней нарезаны на входном и промежуточном валах.

2. Конструкция колес показана на рисунке 2.1, размеры их даны в таблице 2.2.

Производство мелкосерийное, , заготовки колес – поковки.

Рисунок 2.1 – Конструкция колес

Таблица 2.2 – Размеры колес в соответствии с рисунком 2.2

Наименование	Источник	Размер колеса, мм
		Б.ст.	Т.ст.
1 Диаметр вершин	расчет	434	420
2 Ширина венца	расчет	40	70
3 Диаметр вала	расчет	40	64
4 Диаметр ступицы		53	75
5 Длина ступицы		48	60
6 Толщина обода		6,4	9
7 Толщина диска		14	28
8 Фаска		1,2	1,6
9 Радиус		6	6

3. Конструктивные элементы редуктора

Выпуск привода мелкосерийный, способ получения заготовок корпуса и крышки редуктора – сварка. Материал – сталь ст3 ГОСТ 380-94.

В таблице 2.3 приведены размеры основных элементов редуктора, которые использованы на чертежах, по рекомендациям [7].

Таблица 2.3 – Размеры элементов редуктора

3. Смазка зацеплений и подшипников

• Б.ст. - ;

• Т.ст. - .

При скоростях [7, с.172] применяют картерную смазку окунанием зацеплений. Так как тихоходная ступень редуктора расположена от масляной ванны на расстоянии недостаточном для смазывания зацепления тихоходной ступени, то предусмотрена смазочная шестерня (её конструкция представлена на чертеже).

Допустимые уровни погружения колес [7, с.173] цилиндрического редуктора в масляную ванну:

,

но не менее 10 мм (здесь - модуль зацепления).

• минимальный уровень масла - ,

• максимальный уровень масла - .

Минимально необходимый объем масла для смазывания зубчатых передач .

Фактический объем масла в картере редуктора:

,

где - внутренние длина и ширина корпуса редуктора из его чертежа.

Требуемая кинематическая вязкость масла [7, с.173] при и. Рекомендуемая марка масла И – Г – А – 32 ГОСТ 20799 – 88 ().

Для герметизации плоскость разъема крышки и корпуса перед окончательной сборкой должна быть покрыта тонким слоем герметика УТ – 34 ГОСТ 24285 – 80.

3. Усилия в передачах

Усилия, действующие в передачах, показаны на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Усилия в передачах

Формулы сил цилиндрической передачи [3,с.21]:

• окружная сила - ;

• радиальная сила - ;

• осевая сила - Б

где .

Сила на входном конце вала II от ременной передачи ,(таблица 1.14).

Результаты расчета сил приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Усилия в передачах

Параметр	Ступень редуктора		Примечание
	быстроходная	тихоходная
1 Вращение	левое правое	левое правое	со стороны ременной передачи
2 Наклон зубьев	левый правый	левый правый
3 Момент	23,69	131,5	п.2.1.2
4 Диаметр	67	85	п.2.1.1
5 Углы,			п.2.1.1
6 Силы, :

3. Проверочный расчет валов на изгиб и кручение

Предварительно для опор всех валов были приняты шариковые радиальные однорядные подшипники легкойсерии по ГОСТ3478-79 (таблица 2.5) [7, с.422].

Таблица 2.5 – Параметры опор вала

Параметры	Вал	Примечание
	входной
1 Диаметры цапфы вала	25	п.2.1.3
2 Подшипник	204
3 Габаритные размеры
4 Параметр	0.19
5 Установка	враспор
6 Расстояние	13	округлено

На рисунке 2.3 приведен расчетная схема вала быстроходной ступени, усилия в передачах и консольные нагрузки, реакциив опорах, эпюры изгибающих моментовв горизонтальной ивертикальной плоскостях и крутящих моментов.

Примечание – При расчете валов условно принято плоскость располагать по направлению окружных силв зацеплениях, плоскостьперпендикулярно, т.е.- в плоскости расположения валов (рисунок 2.2) редуктора. Длины участков вала- приняты с чертежа редуктора.

Рисунок 2.3 – Расчетные схемы и эпюры моментов на быстроходном валу

Результаты расчета вала приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Расчет валов

3. Подбор подшипников качения

1. Нагрузка на опорах валов иприведена в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Силы ина подшипниках

2. Проверка долговечности подшипников выполнена в таблице 2.8.

Таблица 2.8 – Проверка долговечности подшипников качения

окончание таблицы 2.8

3. Расчет шпоночных соединений

Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23360 – 78 [7,с.432].

Рисунок 2.6 – Размеры шпонок

Напряжения смятия [14,с.432]:

,

где - расчетная длина шпонки;

- длина шпонки;

- длина ступицы насаживаемой детали;

- расчетная высота шпонки;

- допускаемое напряжение смятия;

- для шпонок из стали 45 [14,с.131];

- коэффициент запаса прочности [14,с.131];

.

Размеры шпонок и расчет даны в таблице 2.9.

Таблица 2.9 – Расчет шпонок

Параметр	Место соединения			Примечание
	шкив	колесо	колесо
1 Диаметр вала	18	35	50
2 Момент,	23,69	135,1	697,5
3 Длина ступицы	20	48	60
4 Шпонка ГОСТ 23360 размеры, мм:				[7, с.433]
5 Напряжения	28.2	104	193,7
Условие прочности выполняется